[发明专利]纳米氧化硅分散液及其制备方法以及饼料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，具体涉及一种纳米氧化硅分散液及其制备方法以及饼料的制备方法

背景技术

我国铅酸蓄电池产能为2.8亿千伏安时，超过全球总量的三分之二，近几年全行业产量以20％的速度递增，目前，铅酸蓄电池也存在着能量密度和功率密度低下、适用环境温度受限等问题，十二五规划明确指出的新一代核能、太阳能热利用和光伏光热发电、风电技术装备、智能电网和插电式混合动力汽车、纯电动汽车产业的发展，对其配套使用的铅蓄电池产品质量和使用条件提出了更高、更苛刻的要求。

胶体铅酸蓄电池作为阀控铅酸蓄电池的一种，是在传统铅酸蓄电池的基础上采用胶体电解质取代硫酸电解质而成的新型产品，广泛用于电力、电信、通信电源系统、军用通信台站、电动汽车等应用领域。胶体铅酸蓄电池具有运输方便、不漏酸、无酸雾、耗水慢、循环寿命长、抑制极板腐蚀和变形、防止活性物质脱落、维护周期长等优点。

胶体铅酸蓄电池的性能优劣取决于其所使用凝胶剂，目前市场上常用的凝胶剂主要有两种类型：一是采用气相法纳米氧化硅为凝胶剂，二是采用纳米氧化硅溶胶作为凝胶剂。

以气相法纳米氧化硅粉体为凝胶剂，制备的胶体电解液灌注电池后，虽然可以改善铅酸蓄电池的性能，延长循环使用寿命，防止酸液泄漏，但仍存在诸多缺点，比如：由气相氧化硅配制胶体的过程中，粉尘污染工作环境；氧化硅颗粒聚集严重，难以分散，在电池中的灌注困难，对蓄电池极板和隔板的渗透性较差；要达到提升胶体电池的性能，需要较大的氧化硅用量，通常氧化硅粉体的用量需要达到6～10％。

以纳米氧化硅溶胶作为凝胶剂，可以防止电解液泄漏，改善工作环境，但是生成的胶体不稳定，在深放电的工作模式下，胶体容易出现水化，分层现象，失去原有的胶体特性，缩短了电池的使用寿命。由于硅溶胶的加入，使铅酸蓄电池的容量降低。

本发明使用了纳米氧化硅，纳米氧化硅(也称纳米二氧化硅)是一种典型的纳米材料，因其粒径很小，比表面积大，表面吸附力强，表面能大，化学纯度高、分散性能好、热阻、电阻等方面具有特异的性能，以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性，在众多学科及领域内独具特性，有着不可取代的作用，其可作为添加剂、催化剂载体，脱色剂，消光剂，橡胶补强剂，塑料充填剂，油墨增稠剂，金属软性磨光剂，绝缘绝热填充剂，高级日用化妆品填料及喷涂材料等广泛应用于石油化工、医药、环保、蓄电池等各种领域。例如，由于体积效应和量子隧道效应而产生的渗透作用，纳米二氧化硅粒子可深入到高分子化合物的π键附近，形成空间网络结构，从而可提高高分子化合物材料的力学强度、耐磨性和耐老性能。

纳米氧化硅颗粒的粒径和比表面积是影响其性能的关键因素，粒径越小且比表面积越大，则其活性越高，亲和力和补强性能越好，产品的结合力越强。制备更小粒径并同时具有更高比表面积的纳米氧化硅是业界不断追求的目标。

目前，常见的纳米二氧化硅的制备方法包括“气相法”和“液相法”两种。气相法制备纳米二氧化硅的生产工艺比较简单，易控制反应条件，产品纯度可以高达99.8％，比表面积可达200-400㎡/g，活性高，表面羟基少，适合高纯纳米二氧化硅的合成，但该方法仍然存在颗粒粒径和比表面积不可控，其微观结构、分散性以及孔隙率等无法有效保证的缺陷，使得制备的纳米二氧化硅仍然存在颗粒粒径大、比表面积不高的问题，无法满足现阶段各行业应用的需要。

沉淀法是液相法中典型的一种，该方法通过将反应物溶液与其它辅助剂混合,以酸分解可溶性硅酸盐，然后在混合溶液中加入酸化剂沉淀,得到不溶性的SiO₂，再经干燥与煅烧得到纳米二氧化硅。该方法因其工艺简单、原料来源广泛而得到广泛地研究与应用,但其产品性状难以控制的问题尚没得到较好的解决,制备的纳米二氧化硅的纯度不高，通常在90％左右，比表面积较小(通常为300㎡/g以下)，且制得的产品粒径大、粒度分布宽，此外，沉淀过程无法控制,颗粒团聚严重，使产品性状受到严重制约。